Окислитель - это что: определение, применение
Окислители играют важную роль во многих химических реакциях и процессах. Но что же такое окислитель?
Определение окислителя
В химии окислитель - это вещество, атом или частица, которые принимают электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции. Короче говоря, окислитель - это акцептор электронов. Термин "окислитель" происходит от слова "окисление".
Окисли́тель — вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие во время химической реакции электроны. Иными словами, окислитель — это акцептор электронов.
То есть в ходе реакции окислитель забирает электроны у другого реагента - восстановителя. Этот процесс называется окислением. А сам окислитель при этом восстанавливается, так как его атомы получают дополнительные электроны.
Окислитель vs восстановитель
Восстановитель - это реагент, который отдает свои электроны окислителю в ходе окислительно-восстановительной реакции. Иными словами, если окислитель - акцептор электронов, то восстановитель - их донор.
Давайте рассмотрим пример окислительно-восстановительной реакции - взаимодействие цинка с соляной кислотой:
- Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
В этой реакции атомы цинка отдают свои электроны ионам водорода H+. Поэтому цинк здесь выступает в роли восстановителя. А ионы H+ принимают эти электроны, то есть являются окислителем.
Коротко различия между окислителем и восстановителем можно представить в виде таблицы:
| Окислитель | Восстановитель |
| Принимает электроны в реакции | Отдает электроны в реакции |
| Восстанавливается | Окисляется |
| Акцептор электронов | Донор электронов |
Как видно, окислитель и восстановитель - это два взаимосвязанных участника одного процесса - окисления-восстановления.
Как определить окислитель в реакции
Чтобы определить, что является окислителем в конкретной реакции, можно использовать несколько подходов.
-
По изменению степеней окисления. Если степень окисления вещества увеличивается - происходит процесс окисления, следовательно, это восстановитель. Если уменьшается - вещество восстанавливается, значит, это окислитель.
-
С помощью таблицы стандартных электродных потенциалов. Чем выше значение потенциала, тем сильнее окислительные свойства проявляются.
-
По правилу "металл - неметалл". Металлы в реакциях чаще проявляют себя как восстановители, а неметаллы - как окислители.
Рассмотрим на конкретном примере, как определить, что является окислителем:
Задача. В реакции между перманганатом калия и серной кислотой образуется сульфат марганца(II), серный ангидрид, вода и кислород. Определите окислитель и восстановитель.
Решение.
Перманганат калия отдает кислород, то есть окисляется. Значит, KMnO 4 - это восстановитель.
Серная кислота принимает кислород, восстанавливается. Следовательно, H2SO4 в данной реакции - окислитель.
Ответ: окислитель - H2SO4 , восстановитель - KMnO 4.
Сильные и слабые окислители
Не все окислители обладают одинаковой силой окисления. Различают сильные и слабые окислители.
К сильным окислителям относят те вещества, которые легко отдают электроны, окисляя другие вещества. К слабым окислителям относят те, которым требуются определенные условия для проявления окислительных свойств.
На силу окислителя влияют такие факторы как:
- строение атомов и молекул;
- концентрация вещества;
- температура и давление среды;
- наличие катализаторов.
Например, фтор является одним из наиболее сильных окислителей, поскольку атомы фтора очень легко присоединяют электроны. А вот молекулярный кислород при нормальных условиях относят к умеренным окислителям.
Какой окислитель выбрать
При выборе окислителя для конкретного процесса или реакции необходимо учитывать:
- Требуемую силу окисления.
- Условия реакции (температура, давление, среда).
- Доступность и стоимость окислителя.
- Безопасность работы с данным веществом.
Например, для получения стали используют молекулярный кислород воздуха - его достаточно для окисления примесей в расплаве железа. А для обесцвечивания органических красителей уже используют более сильный окислитель - перманганат калия или пероксид водорода.
Применение окислителей на практике
В промышленности и химической технологии окислители применяют для различных целей:
- получение металлов из руд;
- синтез химических продуктов;
- отбеливание и обесцвечивание материалов;
- водоподготовка и очистка сточных вод.
Например, хлор и гипохлорит натрия широко используются как окислители для обеззараживания воды в системах водоснабжения.
Избыток окислителей в живых организмах может вызывать окислительный стресс, который приводит к повреждению клеток.
Последствия окислительного стресса
Окислительный стресс может привести к негативным последствиям для организма:
- повреждению ДНК;
- нарушению работы ферментов;
- ускоренному старению клеток.
В результате развиваются различные заболевания и ускоряются процессы старения. Например, окислительный стресс играет роль в развитии атеросклероза, болезни Альцгеймера, паркинсонизма.
Как снизить воздействие окислителей
Чтобы минимизировать негативное влияние избыточных окислителей, рекомендуется:
- Ограничивать контакт с сильными окислителями без средств защиты;
- Питаться антиоксидантами (витамины, флавоноиды);
- Избегать вредных привычек, стрессов;
- Заниматься регулярной физической активностью.
Правила безопасной работы с окислителями
При работе с окислителями следует соблюдать ряд мер предосторожности:
- Использовать защитную одежду, перчатки, очки;
- Проводить опыты с окислителями только в вытяжном шкафу;
- Избегать попадания окислителей на кожу и слизистые;
- Хранить окислители в плотно закрытой таре, отдельно от горючих веществ.
Эти меры позволят минимизировать риск возникновения пожара и вреда здоровью при работе с окислителями.
Перспективы применения окислителей
Создание новых высокоэффективных и безопасных окислителей - перспективное направление для химической науки и технологии. В будущем окислители могут найти применение в таких областях как:
- новые источники энергии;
- переработка отходов;
- "зеленая" химия и другие.